鱼类在极冷环境下生存的新基因机制被揭示

幼小的冰鱼。鸣谢:彼得·巴克特劳特/巴斯/舒特斯托克

（神秘的地球uux.cn）据威康信托桑格研究所：一个由英国剑桥大学和韦尔科姆桑格研究所、挪威奥斯陆大学以及荷兰、瑞士和美国研究所组成的国际团队已经对24种南极鱼类的基因组进行了测序。他们的工作发表在《自然通讯》上，使得研究这些鱼如何在零下的南大洋中生存成为可能，并揭示了这些标志性动物的进化史。

南极鱼是一种独特的鱼类。它们生活在南极冰层下的寒冷水域，由于环绕南极大陆的环流，它们基本上与海洋世界的其他部分隔离开来。南极鱼进化出了抗冻蛋白，这使它们能够在水温中生存，水温可以达到-2摄氏度，这对大多数物种来说是一个不利的环境。南极鱼的一个亚群——称为“冰鱼”——已经失去了它们的氧结合血红蛋白，这使它们成为已知唯一没有红细胞的脊椎动物。

研究人员对24种南极鱼的基因组进行了测序。这些新的基因组数据是使用最新的长读取技术生成的，这使该团队能够确定基因组中复杂、重复的DNA区域的序列，这在以前是不可能破译的。利用这些新数据，他们探索了南极鱼的进化史和支持适应极端寒冷的机制。他们表明，耐寒的南极鱼在大约1070万年前从其他物种中分离出来，这比以前认为的更近，许多新物种在大约500万年前开始快速进化。

几个基因组特征有助于这个群体的生存和建立。研究人员发现，擅长极端寒冷的物种，如鳢科或“冰鱼”的基因组大小翻了一番基因组大小的这种扩大是由于称为转座子的基因组元件数量的大量增加，转座子具有将自身复制到基因组内新位置的能力，并可能引入新功能。

与此同时，通常被认为对生存至关重要的功能，如血红蛋白的产生，在“冰鱼”中已经丧失了。

“在如此恶劣的环境中生存需要生物体的额外补偿，这些鱼已经发展出特殊的蛋白质，作为防冻剂来阻止它们冻结，”Iliana Bista博士说。

“这些鱼是已知的唯一完全失去血红蛋白的脊椎动物，它们的血液看起来是白色的。这是值得注意的，因为血红蛋白是身体运输氧气所必需的；它们在冰鱼中的损失是可能的，因为氧气在非常低的温度下更好地溶解在水中，并且因为额外的基因组和生理适应。”

“南极鱼生活在生存能力的边缘。对它们基因组的广泛收集进行测序，有助于深入了解它们是如何进化到在那里生存的，并支持我们对关键生态系统的理解。理查德·德宾教授说:“这项研究是一个很好的例子，表明基因组学的进步正在彻底改变我们理解世界生物多样性的能力。